高质量氧化锌薄膜和低维结构的制备及研究

论文题目: 高质量氧化锌薄膜和低维结构的制备及研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 凝聚态物理

作者: 梁红伟

导师: 申德振,吕有明

关键词: 等离子体辅助分子束外延,薄膜,纳米管,基发光二极管

文献来源: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: ZnO 是一种直接带隙的半导体材料,室温下能隙宽度为3.37 eV,激子束缚能高达60 meV。自从日本和香港的科学家在1996 年首次实现了室温光泵浦条件下ZnO 薄膜的紫外受激发射以来,ZnO 材料研究成为国际光电子领域前沿课题中的研究热点。本文利用等离子体辅助的分子束外延设备(P-MBE),主要进行了高质量ZnO 薄膜、ZnO 纳米管的结构及光电性质进行了研究。另外,还对ZnO 基同质及异质结型器件做了初步的探索,具体研究内容如下: (1)利用P-MBE 制备出ZnO 薄膜,通过原位反射式高能电子衍射仪、X 射线衍射、X 射线摇摆曲线、原子力显微镜、变温光致发光谱与霍尔效应等测量手段对样品进行了表征。结果表明,生长温度能够有效地改善ZnO 的结构、光学与电学性质,并且在生长温度为650℃下实现了ZnO 薄膜的二维生长。(2)利用ZnO 的结构特性,使用P-MBE 设备,制备出高取向的ZnO 纳米管阵列。透射电子显微镜表明单根纳米管为烟囱状结构,同时选择区电子衍射图样指出纳米管为单晶结构。在室温下实现了ZnO 纳米管的受激发射。此外,利用这种生长方法在导电衬底硅上生长的纳米管表现出优异的场发射特性。(3)对ZnO 同质与异质结型器件都做了一些初步研究。制备出的ZnO 同质(p-ZnO/n-ZnO)与异质(p-GaN/n-ZnO)进行了研究, 观察到来自于p-n 结的良好整流特性。根据能带理论,设计并制备出n-ZnO/i-MgO/p-GaN 的异质发光二极管,并观察到来自于ZnO 层的室温电致发光。

论文目录:

摘要

Abstract

目录

第一章 引言

1.1 ZnO 材料的基本性质及研究进展

1.2 当前ZnO 材料研究中存在的主要问题

参考文献

第二章 等离子辅助的分子束外延设备及常用样品表征手段

2.1 薄膜制备设备

2.1.1 分子束外延(MBE)

2.1.2 等离子体辅助分子束外延(P-MBE)

2.2 相关表征手段

2.2.1 X 射线衍射(XRD)

2.2.2 反射式高能电子衍射(RHEED)

2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)

2.2.4 透射电子显微镜(TEM)

2.2.5 原子力显微镜(AFM)

2.2.6 微区光致发光谱(PL)

2.2.7 透射-反射谱(Transmission and reflection spectra)

2.2.8 霍尔效应(Hall effect)

2.3 本章小结

参考文献

第三章 ZnO 薄膜的结构与光电特性

3.1 高质量ZnO 薄膜制备过程及生长维度的控制

3.2 ZnO 薄膜的结构特性

3.3 ZnO 薄膜的光电特性

3.4 ZnO 薄膜的质量改善

3.5 本章小结

参考文献

第四章 ZnO 纳米管的制备与光电特性

5.1 ZnO 单晶纳米管制备与表征

5.2 ZnO 纳米管的结构与形成机理

5.3 ZnO 纳米管的受激发射

5.4 ZnO 纳米管的场发射性质

5.5 本章小结

参考文献

第五章 氧化锌结型器件的初步研究

5.1 氧化锌同质p-n 结

5.1.1 p 型掺杂初步研究

5.1.2 p 型氧化锌薄膜的结构与光电特性

5.2 氧化锌异质p-n 结

5.2.1 氧化锌与GaN 异质结的能带结构

5.2.2 ZnO/GaN 异质结发光二极管的制备

5.2.3 ZnO/GaN 异质结发光二极管的光电特性

5.3 本章小结

参考文献

第六章 结论

作者简介

攻读博士学位期间承担的主要工作及成果

致谢

博士学位论文原创性声明

发布时间: 2006-03-14

参考文献

• [1].稀土铒离子与锗掺杂氧化锌薄膜的1.54μm荧光增强特性及掺铒氧化锌薄膜器件设计研究[D]. 范冉冉.山东大学2018
• [2].低温生长高质量氧化锌薄膜及其特性研究[D]. 李炳生.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）2002
• [3].纳米氧化锌薄膜的结构和光学特性研究[D]. 张喜田.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）2002
• [4].掺氮氧化锌的光电特性及其在薄膜晶体管中的应用研究[D]. 朱夏明.浙江大学2010
• [5].ZnO及其掺杂薄膜结构与性质研究[D]. 董艳锋.曲阜师范大学2012

相关论文

• [1].ZnO量子点中激子的基态特性及表面修饰对光学性质的影响[D]. 王志军.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）2005
• [2].ZnO半导体光电材料的制备及其性能的研究[D]. 吕建国.浙江大学2005
• [3].氧化锌块状、薄膜和纳米晶体的制备及性质研究[D]. 马广鹏.山东大学2006

标签：等离子体辅助分子束外延论文;  薄膜论文;  纳米管论文;  基发光二极管论文;